[发明专利]发光二极管的具有堆栈型散射层的半导体层及其制作方法

说明书

技术领域

一种发光二极管的具有堆栈型散射层的半导体层及其制作方法，尤其是一种能降低全反射、降低缺陷密度并提升外部量子效率的发光二极管。

背景技术

氮化镓(GaN)系发光二极管，由于可以借着控制材料的组成来制作出各种色光的发光二极管，其相关技术因此成为近年来业界与学界积极研发的焦点。学界与业界对氮化镓系发光二极管的研究重点之一，是在了解氮化镓系发光二极管的发光特性，进而提出提升其发光效率与亮度的做法。这种高效率与高亮度的氮化镓系发光二极管，未来将可以有效应用于户外显示广告牌、车用照明等领域。

氮化镓系发光二极管的发光效率，主要和氮化镓系发光二极管的内部量子效率(Internal Quantum Efficiency)以及外部量子效率(External Quantum Efficiency)有关。前者和氮化镓系发光二极管主动层里电子电洞结合进而释放出光子的机率有关。电子电洞愈容易复合，光子愈容易产生，内部量子效率就愈高，氮化镓系发光二极管的发光效率通常也就愈高。后者则和光子不受氮化镓系发光二极管本身的吸收与影响、成功脱离氮化镓系发光二极管的机率有关。愈多光子能释放到氮化镓系发光二极管之外，外部量子效率就愈高，氮化镓系发光二极管的发光效率通常也就愈高。

请参考发明专利公告号I327380的固态发光组件的制造方法及其应用。参考图1，为固态发光组件的结构剖面图，其包含有一发光组件100，其包含有磊晶基板100，磊晶基板100之上具有图案化罩幕层102a，图案化罩幕层102a的形成是在先于磊晶基板100上沉积形成介电材料层，再利用例如微影与蚀刻方式，对多层薄膜堆栈结构进行图案定义步骤，而移除部分的介电材料层藉以形成具有多个开口104的立体图案结构106，所述开口104暴露出部分的磊晶基板100表面100a，其中介电材料层102较佳是利用方式在该磊晶基板100上所形成的分布式布拉格反射结构(distributed Bragg reflector，DBR)或一维光子晶体反射结构(Photonic crystals Reflector；PCR)等高反射功能的多层薄膜堆栈结构，其余详细实施内容请参考原文。

现有技术的缺点在于磊晶基板上所形成的分布式布拉格反射结构，其中反射区域皆为平坦界面，将导致减少光子散射的情形，且以长晶的方式成长布拉格分布式反射镜，必须解决应力问题，否则随后的LED磊晶膜将容易产生裂痕，因此必须提出一种可提供全面性的散射界面以增加光取出率并有效减少缺陷密度发生的发光二极管。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种有效提升外部量子效率的发光二极管，其中发光二极管的半导体层内具有至少两层散射层，利用至少两层散射层作为光子散射的界面，藉以提升光子射出于发光二极管的机率，藉以达成提升外部量子效率的目的。

本发明的另一目的在于提供一种减少缺陷密度的发光二极管，其中发光二极管的半导体层内具有至少两层散射层，散射层是呈现高低起伏状的不平坦的态样，有助于横向磊晶成长模式，导致贯穿式差排(threading dislocation)转向，或形成差排环(dislocation loop)，藉以达成减少缺陷密度的目的。

为达上述目的，本发明的具体技术手段包含有一半导体层，其中该半导体层之内进一步包含有一粗化面及至少两层散射层，该粗化面为不平整表面，该至少两层散射层是以堆栈方式而形成于该粗化面之上，该至少两层散射层的表面亦为不平坦且呈现高低起伏状的表面，并且该至少两层散射层所使用材料的折射系数为相异于彼此。

本发明的另一目的在于提供一种发光二极管的具有堆栈型散射层的半导体层的制作方法，首先在一基材上成长一半导体层的一部份，该半导体层的该部份的表面为一粗化面；在该粗化面之上分层沉积堆栈至少两层散射层；以及在该至少两层散射层之上完成该半导体层的另一部份的长成；其中，该至少两层散射层所使用材料的折射系数须相异于彼此。

因此本发明可解决现有技术的缺失，帮助光子转向以减少全反射的发生，以增加外部量子效率并降低缺陷密度的发生。

附图说明

图1为现有技术的固态发光组件的结构剖面图；

图2为本发明的发光二极管的具有堆栈型散射层的半导体层的剖面示意图；

图3为本发明的发光二极管的具有堆栈型散射层的半导体层的较佳实施例示意图；

图4为本发明的发光二极管的具有堆栈型散射层的半导体层的制作方法示意图；

图5为本发明的发光二极管的具有堆栈型散射层的半导体层的制作方法示意图；